Résonance thermique?
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Résonance thermique?



  1. #1
    EspritTordu

    Résonance thermique?


    ------

    Bonjour,

    Dans un solide, la température de celui-ci se traduit par la vibration à haute fréquence de son réseau cristallin.



    Si j'ai un solide soumis à une flamme pour le chauffer ; A ce solide, est lié une tige (solide elle aussi...) très longue.

    Est-ce que la tige va se mettre à vibrer, à émettre un son, en amplifiant les vibrations du solide chauffé?


    Merci d'avance.

    -----

  2. #2
    PA5CAL

    Re : Résonance thermique?

    Bonjour

    La tige ne va pas se mettre à vibrer pour émettre un son. C'est le réseau cristallin du matériau qui la compose qui va se mettre à vibrer à haute fréquence encore plus fort qu'il ne le fait déjà, ce qui signifie seulement que sa température va augmenter.

    Les vibrations dont on parle ici correspondent à de l'agitation thermique, pas à des ondulations ordonnées.
    Dernière modification par PA5CAL ; 12/04/2013 à 10h59.

  3. #3
    PA5CAL

    Re : Résonance thermique?

    Il est possible de créer des oscillateurs thermo-mécaniques, mais cela n'a rien à voir, et les fréquences obtenues sont beaucoup plus basses que celles impliquées ici.

  4. #4
    EspritTordu

    Re : Résonance thermique?

    L'inertie de la tige ne permet-elle pas d'augmenter malgré tout l'amplitude de l'oscillation thermique et tout en diminuant donc sa fréquence?

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Résonance thermique?

    Salut,

    Citation Envoyé par EspritTordu Voir le message
    L'inertie de la tige ne permet-elle pas d'augmenter malgré tout l'amplitude de l'oscillation thermique et tout en diminuant donc sa fréquence?
    Non car dans les vibrations thermiques, ce n'est pas la tige qui vibre : ce sont les atomes dans le réseau cristallin (ils vibrent autour de leur position moyenne).

    Il y a bien les phonons qui se propagent, mais ce n'est jamais que des vibrations de proche en proche des atomes.
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  7. #6
    EspritTordu

    Re : Résonance thermique?

    J'ai du mal à bien comprendre. Si les atomes vibrent sur leur positions, le fait qu'ils soient liés à d'autres à leurs côtés, ne les contraint ils pas un peu? Et alors, si on ajoute des atomes voisins, par ces liens, par cette masse supplémentaire, on n'influe pas sur les vibrations propres? Sur quoi influe-t-on alors quand même? On ralentit la propagation de la température??

  8. #7
    albanxiii
    Modérateur

    Re : Résonance thermique?

    Bonjour,

    Les vibrations des atomes dans le réseau cristallin sont désordonnées ! c'est de l'agitation thermique.

    Et même si on envoie des ultrasons dans un solide (donc création de phonons de vecteur d'onde donné, les mouvements des atomes du réseau cristallin sont coordonnées) le solide ne va pas bouger.

    Un bon exercice pour vous serait de calculer l'énergie nécessaire pour mettre une tige de masse m en mouvement et de la comparer à l'énergie d'agitation thermique dans le même solide à température ambiante, puis à 5000 K (par exemple). Au moins, on partirait sur autre chose que du vent et de l'incompréhension.

    @+
    Not only is it not right, it's not even wrong!

  9. #8
    EspritTordu

    Re : Résonance thermique?

    (selon http://fr.wikipedia.org/wiki/Capacit...mique_massique)
    Le fer à une capacité thermique de 444 J/kg/K soit pour 1 kg à 300° cela donne 133200J. Pour l'énergie d'une barre en vibration, je ne sais plus...



    Nom : image.jpg
Affichages : 184
Taille : 29,6 Ko

    Voici un schéma. La tige est représentée verticale en A, dont la première boule en bas est thermalisée. Chacune des boules est liée par une force non amortie pour simplifier, représentée par des ressorts. Ces derniers transmettent la force de l'agitation thermique d'une boule à l'autre.
    Si la boule thermalisée est agitée (sur l'horizontale seulement) de façon désordonnée, son agitation va contraindre la suivante de mettre sa masse en mouvement et ainsi de suite. Est-ce que l'ajout de boules n'augmente pas la masse associée à la boule thermalisée, qui grossièrement illustrée dans mon schéma B, donneraient une agitation finale avec une fréquence moindre de la grosse boule équivalente? Que se passe-t-il, dans le cas particulier, si plus la boule est élevée, plus sa masse augmente?

    Il est possible de créer des oscillateurs thermo-mécaniques, mais cela n'a rien à voir, et les fréquences obtenues sont beaucoup plus basses que celles impliquées ici.
    A quoi pensez-vous par exemple?

  10. #9
    albanxiii
    Modérateur

    Re : Résonance thermique?

    re,

    Citation Envoyé par EspritTordu Voir le message
    Pour l'énergie d'une barre en vibration, je ne sais plus...
    c'est bien le problème.... vous pouvez commencer par là : http://en.wikipedia.org/wiki/Phonon

    @+
    Not only is it not right, it's not even wrong!

  11. #10
    EspritTordu

    Re : Résonance thermique?

    J'ai commencé à regarder la version française plutôt...

    J'ai fait une simulation avec mes billes. Effectivement, sans comprendre pourquoi, si la bille thermalisée met en mouvement les autres billes de même masse, on a la diffusion d'une onde ou quelque chose comme les phonons. C'est étrange. Je ne me l'explique pas. J'avais en tête que plus on empile des boules "non thermalisées" sur une thermalisée, l'augmentation de la masse induirait non pas une onde dans mon collier de bille, mais le déplacement de celle-ci ensemble dans un mouvement de mécanique macroscopique...
    Mais si, on augmente alors la masse des billes de façon proportionnel, les billes sont petits à petits plus lourdes si on s'éloigne de la boule thermalisée, alors les choses changent. La chaîne de bille n'ondule plus avec une moyenne nulle, mais semble dessiner une moyenne se déplaçant comme un roseau pliant sous le vent... En fait il s'agit toujours d'une onde, mais les masses ont allongé la longueur d'onde, plus longue que ma chaîne et donnant alors à celle-ci un mouvement macroscopique....

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